Устройство для направленной кристаллизации расплава

 

УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА, содержащее нагреватель, емкость для проточного хладагента, холодильник, соединенный с гидравлическим приводом, и литейную форму, установленную на холодильнике, отличающееся тем, что, с целью возможности регулирования интенсивности теплоотвода от расплава . до установившегося режима кристаллизации , холодильник выполнен в виде конуса, a его вершина соединена с гидравлическим приводом.

, SU, 1135549

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СО,И ФФ

РЕС} }УБЛИК

4(51) В 22 Р 27/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fO ДЕЛ4М ИЗОБРЕТЕНИЙ И (ЛИРЬ}Т}Ф (2}) 28}8747/22-02 (22) 21.09,79 (46) 23.01.85. Бюл. У 3 (72) Э.Г.Ростовцев (53) 627.746.58(088.8) (56) 1.Курдюмов А.В., Пикулов М.В. и Чурсин В.И. Литейное производство цветных и редких металлов М., "Металлургия", 1972, с.374-375. (54)(57)УСТРОЙСТВО ДЛЯ НАПРАВЛЕННОЙ

КРИСТАЛЛИЗАЦИИ РАСПЛАВА, содержащее нагреватель, емкость для проточного хладагента, холодильник, соединенный с гидравлическим приводом, и литейную форму, установленную на холодильнике,, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью возможности регулирования интенсивности теплоотвода от расплава . до установившегося режима кристаллизации, холодильник выполнен в виде конуса, а е"o вершина соединена с гидравлическим приводом.

1 1 l 35

Изобретение относится к литейному производству, в частности к устройствам для получения слитков с ориентированной структурой (столбчатой.и монокристаллической) . эор между нагревателем Il и формой, Наиболее близким к изобретению по технической сущности является устройство, в котором предварительно нагре-. тую изложницу c расплавом погружают в бак с проточной водой. Изложница 10 установлена на плоской платформе, соединенной со штоком гидравлического подъемника Я .

Недостатком известного устройства является то, что оно не обеспечивает 15 требуемого распределения температур в расплаве до начала его кристаллизации, что особенно важно при йолу чении слитков с монокристаллической структурой. Так, например, при ис- 20 пользовании эатравок необходимо обеспечить такое начальное распределение температуры, чтобы расплавить верхнюю часть затравки, сформировать выпуклую в сторону расплава границу раздела 25 фаз и создать на этой границе значительный температурный градиент. Эти условия обязательны для получения высококачественной, с точки зрения служебных свойств, кристаллической структуры материала.

Кроме. того, конструкция известного устройства является довольно громоздкои.

Цель изобретения — возможность регулирования интенсивности теплоотвода от расплава до установившегося режима кристаллизации.

8, а на крышке 9 цилиндра помещен тепловой экран 10, проникающий в заПоставленная цель достигается тем, что в устройстве для направленной 40 кристаллизации расплава, содержащем нагреватель, емкость для проточного хладагента, холодильник, соединенный с гидравлическим приводом, и литейную форму, установленную на холодиль.45 нике, холодильник выполнен в виде конуса, а его вершина соединена с гидравлическим приводом.

На чертеже приведена схема предлагаемого устройства, разрез. 50

Литейная форма 1 с расплавом установлена на основании холодильника конуса 2 (стального, например), вершина которого снабжена наконечником с резьбой, ввинченным в поршень 3, уплотнительные кольца 4 между поршнем и цилиндром 5 отделяют хладагент 6 (например, воду ) от рабочей жидкости

549 2

7 (например, масло, глицерин, вода .

Около дна цилиндра расположен вентиль

Устройство работает следующим образом.

В разогретую форму 1 заливают расплав или плавят в ней шихту как в тигле.

Необходимое температурное поле в слитке до начала процесса опускания поршня 3 (что особенно важно при выращивании монокристаллов от затравки) обеспечивают положением холодильника 2, которое регулируют глубиной ввинчивания наконечника конуса в поршень 3, величиной зазора (ХН ) между уровнем проточного хладагента б и нижним срезом нагревателя, который регулируют положением нагревателя, а также мощностью, выделяемой в нагревателе, и скоростью подачи хладагента.

После стабилизации теплообмена между элементами установки открывают вентиль 8. С помощью вентиля регулируется скорость опускания поршня 3, от которой зависит скорость продвижения фронта кристаллизации. По мере вытекания из цилиндра 5 рабочей жидкости 7 поршень, нагруженный конусом 2, нарастающим объемом хладагента и формой с расплавом, перемещается вниз. При погружении конуса в хладагент усиливается теплоотвод от формы, и в некоторый момент начинается кристаллизация расплава, оставшегося в форме до начала движения поршня. С мсмента опускания поршня пере-. распределение температуры зависит и от геометрической формы холодильни-. ка (его размеров, степени кривизны образующей этого конусовидного тела).

Размеры и конфигурацию холодильника можно уточнить в ходе предварительных экспериментов, в зависимости от поставленной задачи кристаллизации.

Варьируя перечисленные параметры обеспечивают запрограммированный теплообмен в переходном режиме, т.е. до тех пор, пока в хладагент не погрузится часть формы постоянного сечения) достаточной протяженности.

При этом предполагается, что кристаллизации подвергаются длинные слитки, у которых длина в три и более раз превосходит диаметр. БлагодаСоставитель Н.Бегеба

Редактор А.Шандор Техред З.Палий Корректор О.Тигор

Заказ 10148/6 Тираж 746 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород, ул.Проектная, 4

Э 1135 ря тому, что факторы, упомянутые выше (зазор ХН, мощность нагревателя), задают постоянными и скорость погружения формы тоже поддерживают постоянной (с помощью вентиля), теплообмен в зоне эатвердевания стабилизируется и сохраняется стабильным тем дольше, чем длинее слиток. Причем фронт кристаллизации устанавливается и остается неподвижным относительно, на- 1и пример, верхнего торца цилиндра.

При достижении поршнем дна цилиндgapa выключают нагреватель, прекращают

549 4 подачу хладагента. После этого поднимают нагреватель, снимают тепловой экран и крышку с цилиндра. В простейшем случае, имея доступ в цилиндр и прикрепив, например, стропы к проушинам, заранее приваренным к торцу поршня, механическим способом поднимают нагруженный поршень. При этом поршень, как насос, втягивает рабочую жидкость в цилиндр. Подняв поршень до необходимого уровня, закрывают вентиль, снимают с конуса форму, освобождают стропы.